Реферат: Шпоры по физике
2МЕХАНИКА
2Механика 1 - 0 раздел физики, который изучает закономерности механи-
ческого движения и причины, вызывающие или изменяющие этодвижение.
3Механическим движением 1 0называется изменение положения тела в
пространстве относительно других тел с течением времени.
Механика делится на три раздела: кинематику,динамику, статику.
3Кинематика 1 0изучает движениетел, не рассматривая причин, которые
это движение обусловливают.
1Динамика 0 изучает законы движения тел ипричины, которые вызывают
или изменяют это движение.
1Статика 0 изучает законы равновесия тел.
2КИНЕМАТИКА
1Поступательным 0 называется движениетела, при котором все его точ-
ки описывают одинаковые траектории.
1Материальной точкой 0 называется тело,размерами которого в услови-
ях его движения можно пренебречь.
1Система отсчёта 0 — это совокупность системы координат и часов,
связанных с телом отсчёта.
1Перемещение 0 — вектор, проведенный изначального положения движу-
щейся точки в положение ее в данный момент времени.
1Путь 0 - это длина отрезка траектории, пройденного телом за расс-
матриваемый промежуток времени.
1Траектория 0 — непрерывная линия, которуюописывает движущаяся матери-
альная точка.
1Прямолинейным равномерным движением 0называют такое движение, при
котором тело за равные промежутки времени совершаетодинаковые переме-
щения.
1Скорость 0 - векторная величина, которая определяет как быстроту
движения, так и его направление в данный момент времени.
1Средняя скорость 0равна отношениюперемещения к промежутку време-
ни, в течение которого это перемещение произошло.
7D 0 2r
< 2v 0 > 2= 0 ───
7D 0 t
При прямолинейном движении вектор перемещениясовпадает с соот-
ветствующим участком траектории и модульперемещения 7 D 2 r 0 равен прой-
денному пути S. В этом случае < v > = S/t.
Единица скорости — метр в секунду.
1Мгновенноя скорость 0 — скорость тела в данный момент времени в
данной точке траектории.
2v 0 =d 2S 0/dt
Вектор мгновенной скорости направлен по касательнойк траектории
в данной точке.
Движение, при котором тело за равные промежуткивремени совершает
разные перемещения, называется неравномерным.
1Ускорение - 0 характеристика неравномерного движения; определяет
быстроту изменения скорости по модулю и направлению.
2a 0 =d 2v 0/dt
Единица ускорения — метр на секунду в квадрате ( 1м/с 52 0 ).
1Равноускоренное движение - 0 движение сускорением, постоянным по
модулю и направлению.
.
— 2 -
Скорос 1ть точки при равнопеременном движении 3 0изменяется в зависи-
мости от времени по закону:
v=v 40 0+at,
где v 40 0-cкорость в начальный моментвремени, v-скорость тела в момент
времени t, а- ускорение.
1Кинематическое уравнение равнопеременногодвижения 0 имеет вид:
S=v 40 0t+at 52 0/2.
Пройденный путь, ускорение и изменение скорости приравноперемен-
ном движении связаны формулой:
v 52 0-v 52 40 0=2aS ,
где v- Конечная скорость, v 40 0-начальнаяскорость, a-ускорение, S- прой-
денный путь.
1Свободным падением 0 называется движениетела в безвоздушном прост-
ранстве под действием силы тяжести.
1Криволинейным 0называют движение,траектория которого представляет
собой кривую линию.
Движение тела, брошенного под углом 7 a 0 к горизонту с модулем ско-
рости v 40 0: S=v 40 52 0sin2 7a 0 /g — дальность полета,
H = v 40 52 0sin 52 7a 0 /2g — максимальная высота подъема,
t = 2v 40 0 sin 7a 0 /g — времяполета,
g- ускорение свободного падения.
1Равномерное движение по окружности 0 - это движение по круговой
траектории с постоянной скоростью.
1Линейная скорость 0- это величина равнаяотношению длины дуги, опи-
санной точкой при движении по окружности за некоторыйпромежуток вре-
мени, к величине этого промежутка. v=S/t.
Вектор линейной скорости направлен по касательной кокружности в
данной точке.
1Угловая скорость 0 — это величина, равная отношению угла поворота
радиуса-вектора, проведённого к движущейся точке изцентра вращения, к
промежутку времени, за который этот поворот совершен.
7w 0 = 7f 0 /t.
Вектор угловой скорости направлен вдоль оси вращенияв ту сторо-
ну, откуда поворот тела виден происходящим против ходачасовой стрелки.
Единица угловой скорости — радиан в секунду (рад/с).
Связь между линейной и угловой скоростями выражаетсяформулой:
v = 7w 0 R
1Период обращения 0- это время, закоторое точка совершает один пол-
ный оборот. Период ( Т ) измеряется в секундах.
1Частота вращения 0 — это число оборотовв единицу времени. Частота
вращения ( n ) измеряется в об/с или с 5-1 0.
Формула, выражающая связь между периодом ичастотой вращения:
n=1/T.
Связь линейной скорости с периодом и частотой:v=2 7p 0 R/T = 2 7p 0 Rn,
где v- линейная скорость; R — радиус окружности, покоторой движется
точка; T — период вращения; n — частота вращения.
1Центростремительное ускорение 0 - это ускорение, характеризующее
быстроту изменения линейной скорости при вращательномдвижении по нап-
равлению. Оно направлено к центру вращения.
Модуль центростремительного ускорения определяетсяпо формулам:
a =v 52 0/R = 7w 0 52 0R = 7w 0 v =4 7p 0 52 0n 52 0R.
.
- 3 -
1Cкорость движения точки относительно неподвижнойсистемы отсчета 0:
2v 0 = 2v 0` + 2u 0, где 2 v` 0 — скорость частицы относительно подвижной сис-
темы отсчета, 2 u 0 — скорость подвижнойсистемы отсчета относительно не-
подвижной.
2ОСНОВЫ ДИНАМИКИ
1Первый закон Ньютона 0: существуюттакие системы отсчёта, относи-
тельно которых тела движутся равномерно и прямолинейно,если на них не
действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано.
1Инерциальная система отсчета 0 — системаотсчета, относительно ко-
торой свободная материальная точка, не подверженнаявоздействию других
тел, движется равномерно и прямолинейно ( по инерции ).
1Инертность 0 — это свойство тел сохранятьскорость своего движения
неизменной.
1Масса 0 тела — это физическая величина, являющаяся мерой его инер-
ционных ( инертная масса ) и гравитационных (гравитационная масса )
свойств. Инертная и гравитационная массы равны другдругу.
1Плотность тела 0- это физическаявеличина, равная отношению массы
тела к его объёму. 7 r 0= m/V. Измеряется вкг/м 53 0.
1Сила 0- векторная величина, характеризующая действие на тело со
стороны других тел или полей, в результате котороготело приобретает
ускорение или подвергается деформациям.
Сила характеризуется числовым значением, направлением в прост-
ранстве и точкой приложения. Единица силы — ньютон. 1 Н =кг 5. 0м/с 52 0.
1Импульсом силы 0 называется произведениесилы на время её действия.
F 5. 0t
1Импульс 0 материальной точки — векторнаявеличина, численно равная
произведению массы материальной точки на ее скорость иимеющая направ-
ление скорости.
2p 0 = m 2v
1Второй закон Ньютона 0: ускорение,приобретаемое материальной точ-
кой , пропорционально вызывающей его силе, совпадает сней по направ-
лению и обратно пропорционально массе материальной точки.
2a 0= 2F 0/m
Более общая формулировка 1 второго законаНьютона 0: скорость измене-
ния импульса материальной точки равна действующей на неесиле.
2F 0 =d 2p 0/dt
1Третий закон Ньютона 0: Тела действуютдруг на друга с силами, рав-
ными по модулю и противоположными по направлению.
2F 412 2 0= 2 0- 2 F 421
1Закон всемирного тяготения 0: телапритягиваются друг к другу с си-
лой прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорцио-
нальной квадрату расстояния между ними.
F = Gm 41 0m 42 0/r 52 0,
где G - гравитационная постоянная, численно равнаясиле, с которой
притягиваются тела массами по 1 кг на расстоянии 1 м другот друга.
1Сила тяжести 0 — это сила, с которойтело притягивается Землёй.
1Вес тела 0- это сила с которой телодавит на опору или растягивает
подвес.
Сила тяжести действует всегда, а вес проявляется только в том
случае, когда на тело кроме силы тяжести действуют ещедругие силы.
1Сила упругости - 0 сила, возникающая врезультате деформации тела.
.
— 4 -
Деформация — это изменение объёма и формы тела поддействием дру-
гих тел. Деформацию называют упругой, если после прекращениядействия
других тел деформируемое тело полностью восстанавливаетсвою форму и
объём. Деформацию называют пластичной, если послепрекращения действия
других тел деформируемое тело не восстанавливает своюформу и объём
или делает это не полностью.
1Закон Гука 0: Сила упругостипропорциональна удлинению тела и нап-
равлена в сторону, противоположную направлениюперемещения частиц тела
при деформации.
F = — kx,
где F- сила упругости, k — коэффициент жесткости, х — удлинение тела.
Другая формулировка 1закона Гука 0: Прималых деформациях механичес-
кое напряжение 7 s 0 прямо пропорциональноотносительному удлинению 7 e 0.
7s 0 =E 7e
Механическим напряжением называют отношение модуля силыупругости F к
площади поперечного сечения S тела: 7 s 0 =F/S.
Относительное удлинение 7 e 0 =(l-l 40 0)/l 40, 0 где l 40 0 — длина приотсутствии
внешней нагрузки, l- длина тела после приложения силы, Е-модуль Юнга.
1Сила трения — 0сила сопротивления, действующая на тело и направ-
ленная противоположно относительному перемещению данноготела.
1Сила трения покоя 0 — сила, возникающаяна границе соприкосновения
тел при отсутствии относительного движения тел.
1Сила трения скольжения 0 пропорциональнасиле нормального давления
F 4тр 0 = 7m 0 N,
где 7m 0- коэффициент тренияскольжения, зависящий от свойств соприкасаю-
щихся поверхностей.
1Закон сохранения импульса 0: в замкнутой системе тел геометрическая
сумма импульсов тел остается постоянной при любыхвзаимодействиях тел
этой системы между собой.
2p 0= 7S 0 m 2v 0 = const
1Замкнутая система 0 — механическаясистема тел, на которую не дейс-
твуют внешние силы.
1Моментом силы 0 относительно оси вращения называется величина М,
равная произведению силы F на плечо d
M = Fd
1Плечом силы 0 называется кратчайшеерасстояние от оси вращения до
линии действия силы.
1Правило моментов 0: твердое тело сзакрепленной осью вращения нахо-
дится в равновесии при условии равенства нулю суммы всехмоментов сил
относительно этой оси.
7S 0 M = 0
2РАБОТА И ЭНЕРГИЯ
1Работа силы — 0величина, 1 0равная произведению модуля вектора силы
на модуль вектора перемещения и на косинус угла междувектором силы и
вектором перемещения.
A 1 0= 1 0FScos 7a
A-величина скалярная 1. 0 Единица работы 1- 0 джоуль (Дж). 1 Дж=Н 5. 0м.
1Мощность 0 - это физическая величина, равная отношению работы к
промежутку времени, за который эта работа совершена.
N=A/t
Единица мощности - ватт (Вт). 1 Вт=Дж/с.
.
— 5 -
1Мгновенная мощность 0 равна произведениюсилы на скорость с кото-
рой движется тело и на косинус угла между векторами силыи скорости.
N = Fvcos 7a
1Энергия 0 — универсальная мера различныхформ движения и взаимо-
действия.
В соответствии с различными формами движения материиразличают разные
виды энергии: механическая, внутренняя, электромагнитнаяи т.д.
1Механическая энергия 0характеризуетдвижение и взаимодействие тел
и является функцией скоростей и взаимного расположениятел. Она равна
сумме кинетической и потенциальной энергий.
Е = Е 4к 0 +Е 4р
1Кинетическая энергия 0 механическойсистемы — энергия механического
движения этой системы.
1Кинетическая энергия 0 тела массой m, движущегося поступательно со
скоростью v, определяется по формуле:
Е 4к 0 =mv 52 0/2
1Потенциальная энергия 0 1- 0энергия, обусловленная взаимодействием
тела с другими телами или взаимодействием частей одного итого же тела
между собой при деформации.
1Потенциальная энергия тела, поднятого надповерхностью Земли 0на
высоту h
Е 4р 0= 4 0mgh
1Потенциальная энергия упругодеформированноготела. 0
Е 4р 0 =kx 52 0/2
1Закон сохранения полной механическойэнергии: 0 полная механическая
энергия системы тел остается неизменной при любыхдвижениях тел систе-
мы.
Е = Е 4к 0+Е 4р 0 = const
2МЕХАНИКА ЖИДКОСТЕЙ
1Давление 0- физическая величина равная отношению модуля силы,
действующей перпендикулярно поверхности, к площадиповерхности.
р=F/S.
Единица давления — паскаль (Па). 1Па = Н/м 52
Внесистемные единицы давления: 1 мм.рт.ст.= 133 Па.
1атм. = 10 55 0 Па = 760 мм.рт.ст.
1Закон Паскаля 0: давление, производимоена жидкость или газ, пере-
даётся по всем направлениям одинаково.
1Давление столба жидкости 0 на глубине h
9P 0 9= 7 r 0 gh,
где 7 r 0- плотность жидкости
1Закон Архимеда 0: На тело, погружённое вжидкость или газ, действу-
ет выталкивающая сила, направленная вертикально вверх иравная весу
жидкости или газа, вытесненного этим телом.
F 4A 0 9= 7r 9gV 0,
9где 7r 9- плотность жидкости или газа,g 7 9- ускорение свободного 0 падения,
9V-объём погруженной в жидкость или газ части тела.
.
— 6 -
2СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
1Принцип относительности Эйнштейна: 0 никакие опыты ( механические,
электрические, оптические), проведенные внутри данной инерциальной
системы отсчета, не дают возможности обнаружить,покоится ли эта сис-
тема или движется равномерно и прямолинейно.
1Принцип постоянства скорости света: 0 скорость света в вакууме не
зависит от скорости движения источника света илинаблюдателя и одина-
кова во всех инерциальных системах отсчета.
1Релятивистское замедление времени
1t 0= 1t 40 0/(1 — v 52 0/c 52 0) 51/2
1Релятивистское сокращение длины
l 1 0= 1 0l 40 0/(1 — v 52 0/c 52 0) 51/2
1Масса релятивистской частицы
m = m 40 0/(1 — v 52 0/c 52 0) 51/2
1Закон взаимосвязи массы и энергии
Е = mc 52
Формула, выражающая связь между энергией иимпульсом релятивист-
ской частицы.
E =m 40 52 0c 54 0 + p 52 0c 52
2МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ТЕПЛОВЫЕЯВЛЕНИЯ.
1Молекулярная физика - 0 раздел физики,изучающий строение и свойства
вещества, исходя из молекулярно-кинетическихпредставлений о его стро-
ении.
1Основные положения молекулярно-кинетическойтеории: 0
1). Все тела состоят из частиц - молекул, атомов иионов.
2). Атомы, молекулы и ионы находятся в непрерывномхаотическом тепло-
вом движении. Скорость этого движения зависит от температуры.
3). Между частицами любого тела существуют силы взаимногопритяжения и
отталкивания.
1Броуновское движение - 0 беспорядочноедвижение малых макроскопи-
ческих частиц, взвешенных в жидкости или газе, присходящее под дейс-
твием ударов со стороны молекул жидкости или газа.
1Диффузия 0 — это явление проникновениямолекул одного вещества в
промежутки между молекулами другого вещества.
1Количество вещества 0 — величина, равная числу структурных элемен-
тов (атомов, молекул, ионов), составляющих систему.
7n 0 =N/N 4A,
где N — число частиц, N 4A 0 — постояннаяАвогадро.
1Моль - 0 единица количества вещества.Моль равен количеству вещест-
ва системы, содержащей столько же частиц, сколько содержитсяатомов в
углероде-12 массой 0.012 кг.
1Постоянная Авогадро - 0 число атомов (молекул или ионов), содержа-
щихся в одном моле различных веществ.
N 4A 0 =6,022 5. 010 523 0 моль 5-1
1Молярная масса - 0 масса 1 моль вещества
М =m 40 0N 4A 0,
где m 40 0 — масса молекулы.
Единица молярной массы — килограмм на моль (кг/моль)
Число N молекул в теле массой m можно подсчитать поформуле:
m
N = 7n 0 N 4A 0= 4 0- N 4A 0 ,
M
.
— 7 -
где 7 n 0- количество вещества, N 4A 0- число Авогадро, М-молярная масса,
m — масса веществ.
1Идеальный газ 0 - это газ, междумолекулами которого отсутствуют
силы взаимного притяжения.
1Основное уравнение 0 1молекулярно-кинетической теории 0идеальных га-
зов
1 2
p = — nm<v 52 0> или p= — n<E>
3 3
где n-число молекул в единице объёма, m — масса молекулы,<v 52 0>- cредний
квадрат скорости. <E> — средняя кинетическаяэнергия поступательного
движения молекул газа.
1Температура - 0 величина,характеризующая состояние термодинамичес-
кого (теплового) равновесия макроскопической системы.
1Абсолютный нуль температуры 0- этопредельная температура, при ко-
торой прекращается поступательное движение молекул.
1Абсолютная (термодинамическая) шкала - 0 это шкала температур, в
которой за начало отсчета принят абсолютный нуль. Единица температуры
в этой шкале — кельвин (К), величина которого совпадаетградусом Цель-
сия. В шкале Цельсия абсолютный нуль равен — 273,15 50 0 С. Связь между
абсолютной температурной шкалой и шкалой Цельсиявыражается формулой
Т = (t + 273) К
1Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы
идеального газа
3
<E> = — kT ,
2
где k — постоянная Больцмана. k =1,38 5. 010 5-23 0 Дж/К
1Зависимость давления газа от концентрациимолекул и температуры
p = nkT
1Молярная газовая постоянная 0 R = kN 4A 0.R = 8,31 Дж/(моль 5. 0К)
1Средняя квадратичная 5 1скоростьмолекул
<v> = (3RT/M) 51/2 0= (3kT/m) 51/2
1Уравнение Клапейрона 0
PV/T = const
1Уравнение состояния идеального газа 5 0(уравнениеМенделеева-Клапей-
рона)
m
pV = — RT,
M
где P — давление, V — объём, R — универсальная газоваяпостоянная,
T — абсолютная температура, M — молярная масса газа.
1Изотермический процесс - 0 процесс,протекающий при постоянной тем-
пературе.
1Закон Бойля-Мариотта: 0 Для данной массыгаза произведение давления
на объём при постоянной температуре есть величинапостоянная.
pV=const
1Изобарный прцесс - 0 процесс,протекающий при постоянном давлении.
1Закон Гей-Люссака: 0 Для данной массыгаза при постоянном давлении
отношение объёма к абсолютной температуре есть величинапостоянная.
V/T=const.
1Изохорный процесс 0 1- 0процесс, протекающий при постоянном объёме.
.
— 8 -
1Закон Шарля: 0 Для данной массы газапри постоянном объёме отноше-
ние давления к абсолютной температуре есть величинапостоянная.
p/T=const.
1Закон Дальтона: 0 Давление смесиидеальных газов равно сумме парци-
альных давлений входящих в нее газов.
p=p 41 0+p 42 0+p 43 0+ 5.. 0+p 4n
1Термодинамика 0- раздел физики,изучающий общие свойства макроско-
пических систем, находящихся в состояниитермодинамического равнове-
сия, и процессы перехода между этими состояниями.
1Внутренняя энергия 0 - энергия хаотического движения молекул и
энергия взаимодействия их между собой.
1Внутренняя энергия одноатомного идеальногогаза
3 3 m
U = — PV = — — RT
2 2 M
1Работа совершаемая газом при изменении егообъема
dA = PdV
1Количество теплоты 0 — энергия, которуютело получает или отдаёт
при теплообмене.
1Первое начало термодинамики: 0 Количество теплоты, переданное сис-
теме 1, 0расходуется на 1 0изменение её внутренней энергии и на совершение
ею работы против внешних сил.
Q = 7D 0 U + A.
1Теплоёмкость 0 — физическая величина,численно равная отношению ко-
личества теплоты, сообщаемого телу, к изменению температурытела.
C=Q/ 7D 0 T.
Теплоёмкость тела измеряется в Дж/К.
1Удельная теплоёмкость 0 — величиначисленно равная количеству теп-
лоты, которую надо сообщить телу массой 1 кг дляизменения его темпе-
ратуры на 1 кельвин.
Q
с = ────
m 7D 0 T
Единица удельной теплоёмкости — Дж/(кг 5. 0К).
1Работа газа при изобарном прцессе
A 1 0= 1 0P(V 42 0-V 41 0), A =mR(T 42 0-T 41 0)/M
1Адиабатныйпроцесс 0 — процесс протекающий без теплообмена с окру-
жающей средой.
1Тепловой двигатель 0 — устройство, которое превращает внутреннюю
энергию топлива в механическую работу.
Тепловой двигатель состоит из трёх частей: нагревателя,холодильника и
рабочего тела.
1Термический коэффициент полезного действия 0тепловой машины:
A Q 41 0-Q 42
7h 0 = - = ────── 4,
Q 41 0 Q 41
где Q 41 0- 4 0количество теплоты,полученной от нагревателя, Q 42 0- количест-
во теплоты, отданной холодильнику, A — механическаяработа.
.
— 9 -
Максимально возможный КПД при данных температурах нагревателя и
холодильника имеет идеальный тепловой двигатель, работающий по циклу
Карно
T 42
7h 0 = 1 — — ,
T 41
где Т 41 0 — температура нагревателя,Т 42 0 — температура холодильника.
1Плавление 0 — процесс перехода вещества из твёрдого состояния в
жидкое при температуре плавления.
1Удельная теплота плавления 0 — количество теплоты, необходимое для
превращения 1 кг твёрдого кристаллического вещества изтвёрдого состо-
яния в жидкое при температуре плавления.
7l 0 = Q/m.
1Пар 0 — вещество, находящееся вгазообразном состоянии.
1Насыщенный пар 0 — пар, находящийся вравновесии со своей жидкостью.
1Точка росы 0 — температура, при которойпар переходит в состояние
насыщения.
1Парообразование 0 — процесс переходавещества из жидкого состояния
в газообразное.
1Испарение 0- процесс парообразования, происходящий со свободной
поверхности жидкости при любой температуре.
1Кипение 0 — процесс парообразования, происходящий не только с сво-
бодной поверхности жидкости, но и во всем её объёмевнутрь образующих-
ся при этом пузырьков пара.
Для каждой жидкости существует своя температура кипения. Жидкость ки-
пит при такой температуре, при которой давление еёнасыщенных паров
равно атмосферному давлению.
1Конденсация 0 — процесс переходавещества из газообразного состоя-
ния в жидкое.
1Удельная теплота парообразования - 0 Количество теплоты, которое
необходимо для превращения единицы массы жидкости впар 1. 0
r 1 0= 1 0Q/m.
1Кристаллизация 0 - Процесс превращенияжидкости в твёрдое кристал-
лическое состояние.
1Кристаллическая решетка 0 — структура,для которой характерно регу-
лярное расположение частиц с переодической повторяемостьюв трех изме-
рениях.
1Абсолютная влажность 0 — плотностьводяных паров в атмосфере.
Может определятся также парциальным давлением водяногопара.
Единица абсолютной влажности — килограмм накубический метр или
паскаль.
1Относительная влажность 0 - величина равная отношению абсолютной
влажности к плотности насыщенного пара при даннойтемпературе.
r = 7r 0/ 7r 4н 5. 0100 4 0%.
1Точка росы 0 — температура, при которойводяной пар, содержащийся в
воздухе, становится насыщенным.
1Высота подъема жидкости 0 в капилярнойтрубке при полном смачивании
h = 2 7s 0/ 7r 0 gr,
где 7 s 0 — коэффициент поверхностногонатяжения, 7 r 0 — плотность жидкости,
r — радиус капиляра, g — ускорение свободного падения.
.
— 10 -
2ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ
2ЭЛЕКТРОСТАТИКА.
1Элекростатика 0 - разделэлекродинамики, изучающий взаимодействия
неподвижных электрических зарядов и свойств постоянногоэлектрического
поля.
1Электрический заряд 0 — величина, характеризующая свойство тел или
частиц, вступать в электромагнитные взаимодействия.
Единица электрического заряда — кулон (Кл)
Существует два вида электрических зарядов — положительные и отрица-
тельные. Заряд, которым обладает электрон называют отрицательным, а
заряд протона — положительным.
Разноимённые заряды притягиваются, а одноимённыеотталкиваются. Элект-
рический заряд дискретен, т.е. заряд любого теласоставляет целое
кратное от элементарного электрического заряда.
1Элементарный электрический заряд — e = 01.6 5. 010 5-19 0 Кл.
1Закон сохранения заряда: 0алгебраическая сумма элект-
рических зарядов в электрически изолированной системеесть величина
постоянная.
7S 0 q = const.
1Точечный заряд 0- заряд,сосредоточенный на теле, линейные размеры
которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием додругих заря-
женных тел, с которыми он взаимодействует.
1Закон Кулона 0: сила взаимодействиямежду двумя точечными зарядами
прямо пропорционална произведению модулей этих зарядов иобратно про-
порционален квадрату расстояния между ними.
q 41 0q 42
F = k ────,
r 52
где k = 1/4 7p 0 7e 0 7e 0 40 0 = 9 5. 010 59 0Н 5. 0м 52 0/Кл 52 0, 7 e 0 — диэлектрическая проницаемость
среды в которой находятся заряды, 7e 0 40 0 — электрическая постоянная.
1Электрическая постоянная 7 e 40 0 = 8.85 5. 010 5-12 0 Ф/м.
1Электростатическое поле 0 — поле, которое создается неподвижными
электрическими зарядами.
1Напряжённость электрического поля 0 - физическая величина равная
отношению силы, действующей на положительный заряд,помещённый в дан-
ную точку поля, к величине этого заряда.
E=F/q.
Единица напряженности электрического поля — вольт на метр1В/м = 1Н/Кл
Вектор напряжённости электрического поля совпадает понаправлению с
вектором силы, действующей на пробный положительныйзаряд, помещённый
в данную точку поля.
1Напряжённость электрического поля точечного заряда
q
E = k — ,
r 52
где k = 1/4 7p 0 7e 0 7e 0 40 0, r- расстояние от заряда до точки поля.
1Линии напряжённости электрического поля 0 — линии, касательные к
которым в любой точке совпадают по направлению с векторомнапряжённос-
ти.
Линии напряжённости используются для графическогоизображения полей.
.
— 11 -
1Принцип суперпозиции полей 0: напряженность результирующего поля,
создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумменапряженнос-
тей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов вотдельности.
2Е = Е 41 0+ 2Е 42 0+ 2 Е 43 0+ 5...
1Однородное электрическое поле - 0электрическое поле, во всех точ-
ках которого вектор напряжённости одинаков по величине инаправлению.
1Поверхностная плотность заряда 0-заряд, приходящийся на единицу
поверхности.
7s 0 9= 0 9q/S
1Напряженность поля, создаваемого равномернозаряженной бесконеч-
1ной плоскостью.
Е = 7 s 0/2 7e 4 0
1Напряженность поля в плоском конденсаторе
Е = 7 s 0/ 7ee 4 0
1Диэлектрическая проницаемостьдиэлектрика 7 0- безразмерная величи-
на, показывающая во сколько раз электрическое полеослабляется диэ-
лектриком.
7e 0 =E 40 0/E,
где Е 40 0 — напряженность поля в вакууме, Е — напряженность поля в диэ-
лектрике.
1Потенциальная энергия 0 взаимодействиядвух точечных зарядов.
q 41 0q 42
W = k ───,
r
где k = 1/4 7p 0 7e 0 7e 0 40 0, r-расстояние между зарядами.
1Потенциал 0 электростатического поля — величина, равная отношению
потенциальной энергии заряда в данной точке поля, квеличине этого за-
ряда.
7f 0 = W/q.
Единица потенциала - вольт (В).
Потенциал — энергетическая характеристика поля.
1Потенциал электростатического поля точнчногозаряда 0 на расстоянии
r от заряда
q
7f 0 = k — ,
r
где k = 1/4 7p 0 7e 0 7e 0 40
Если поле создано несколькими зарядами, то потенциалрезультирующего
поля в данной точке равен алгебраической суммепотенциалов полей, соз-
данных отдельными зарядами.
7f 0 = 7f 0 41 0+ 7f 0 42 0+ 7f 0 43 0+ 5.....
1Работа сил электрического поля 0 рвнаубыли потенциальной энергии
A 412 0 = W 41 0- 4 0W 42
1Работа сил электрического поля 0 по перемещению заряда из одной
точки поля в другу
A = q( 7f 41- 7f 4 2 0),
где 7 f 0 41 0 — потенциал поля вначальной точке перемещения, 7 f 0 42 0 — потенци-
ал поля конечной точки перемещения.
1Разность потенциалов 0 между двумяточками поля равна отношению ра-
боты по перемещению заряда из одной точки поля вдругую, к величине
этого заряда.
7f 0 41 0 - 7f 0 42 0 = A/q.
.
— 12 -
1Напряжение 0в электростатическом полеравно разности потенциалов.
U = 7f 41 7 0- 7f 4 2
Разность потенциалов и напряжение измеряются в вольтах(В).
1Напряжение 0 между двумя точкамиоднородного поля и 1напряжённость
связаны между собой соотношением:
E = U/d,
где d-кратчайшее расстояние между эквипотенциальнымиповерхностями, на
которых находятся точки поля.
1Эквипотенциальные поверхности 0 — поверхности, во всех точках кото-
рых потенциал имеет одно и то же значение.
1Диэлектрики 0 — вещества, практическине проводящие электрический
ток.
1Полярные диэлектрики 0 состоят измолекул, у которых центры распре-
деления положительных и отрицательных зарядов несовпадают.
1Неполярные диэлектрики 0 состоят измолекул и атомов, у которых
центры распределения положительных и отрицательныхзарядов совпадают.
1Электрический диполь 0 — система двухравных по модулю разноименных
точечных зарядов, расстояние между которыми значительноменьше рассто-
яния до рассматриваемых точек поля.
1Поляризация 0 диэлектрика — смещениеположительных и отрицательных
зарядов диэлектрика в противоположные стороны под действием электри-
ческого поля.
1Электростатическая индукция 0 — явление перераспределения поверх-
ностных зарядов на проводнике во внешнемэлектростатическом поле.
1Уединенный проводник - 0 проводник, который удален от других про-
водников, тел и зарядов.
1Электроемкость 0 уединенного проводника- величина, равная отношеню
заряда проводника к его потенциалу.
C = q/ 7f 0.
Единица электроёмкости — фарад (Ф).
Фарад — электроёмкость такого проводника, потенциалкоторого изменяет-
ся на 1 вольт при изменении заряда на 1 Кл.
1Конденсатор - 0 система из двухпроводников (обкладок) с одинаковы-
ми по модулю, но противоположными по знаку зарядами,форма и располо-
жение которых таковы, что поле сосредоточено в узком зазоремежду обк-
ладками.
1Электроёмкость конденсатора 0 — величина равная отношению заряда
конденсатора к напряжению между его обкладками:
С=q/U
1Электроёмкость плоского конденсатора
7ee 0 40 0S
C = ───,
d
где 7 e 0 — диэлектрическая проницаемостьдиэлектрика, 7e 0 40 0 — электрическая
постоянная , S — площадь одной из пластин, d — расстояние между плас-
тинами.
1Емкость батареи конденсаторов:
при последовательном соединении
1/С = 1/С 41 0 +1/С 42 0 + 1/С 43 0 + 5 ...
при параллельном соединении
С = С 41 0 +С 42 0 + С 43 0 + 5 ...
1Энергия заряженного конденсатора:
W = CU 52 0/2 =q 52 0/2C = qU/2
.
— 13 -
1Объемная плотность энергииэлектростатического поля - 0 энергия по-
ля в единице объема
7ee 40 0E 52
W = ────
2
2ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
1Электрический ток 0 — упорядоченное(направленное) движение элект-
рических зарядов
За направление тока принято направление движенияположительно заряжен-
ных частиц.
1Постоянный ток 0 — ток, сила тока инаправление которого не изменя-
ются со временем.
1Сила тока 0- скалярная величина,равная отношению заряда, протек-
шего через поперечное сечение проводника за некоторыйпромежуток вре-
мени, к величине этого промежутка.
I = q/t.
Единица силы тока — ампер (А).
1Ампер 0 — это сила такогонеизменяющегося тока, при припускании ко-
торого по 2 проводникам бесконечной длины и ничтожно малого сечения,
находящимся в вакууме на расстоянии 1 метр друг от друга,вызывает си-
лу взаимодействия между ними2 5. 010 5-7 0 Н на каждый метр длины.
Для существования электрического тока необходимовыполнение двух
условий:1) Наличие электрического поля ,2) Наличиесвободных носителей
зарядов.
1Плотность тока 0 — векторная величина,модуль которой равен отноше-
нию силы тока к площади поперечного сеченияпроводника. Направление
вектора плотности тока совпадает с направлениемупорядоченного движе-
ния положительных зарядов.
j = I/S
Плотность тока связана со скоростью движенияносителей заряда со-
отношением:
j = qnv,
где q-заряд носителя зарядов, n-число носителей заряда вединице объ-
ёма, v — средняя скорость носителей заряда.
1Закон Ома для однородного участкацепи 0: Сила тока в однородном
участке цепи прямо пропорциональна приложенномунапряжению и обратно
пропорциональна сопротивлению.
I = U/R.
1Сопротивление одногодного линейногопроводника
l
R 1 0= 7r 1 - 0,
S
где 7r 0 — удельное сопротивление, l — длинапроводника, S — площадь по-
перечного сечения.
1Сопротивление проводников припоследовательном соединении
R = R 41 0 +R 42 0 + R 43 5... 0.
1Сопротивление проводников при параллельномсоединении
1/R 1 0= 1 01/R 41 1 0+ 1 01/R 42 1 0+ 1 01/R 43 0+ 5... 0.
Зависимость сопротивления проводников от температуры
R = R 40 0(1 + 7a 0 t),
где R — сопротивление при температуре t, R 40 0- сопротивление при 0 50 0 С, 7a
— температурный коэффициент сопротивления.
.
— 14 -
1Сторонние силы 0 — силынеэлектростатического происхождения, дейс-
твующие на заряды со стороны источников тока.
1Электродвижущая сила 0 — физическаявеличина, равная отношению ра-
боты сторонних сил по перемещению заряда по замкнутойцепи, к величине
этого заряда.
7E 0 =A 4ст 0/q
1Закон Ома для замкнутой цепи 0: Силатока в замкнутой цепи прямо
пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональнаполному сопро-
тивлению цепи.
7E
I = ─────,
R + r
где r- внутреннее сопротивление источника тока
R-общее сопротивление внешнего участка цепи.
1Работа постоянного тока 0
A = I 5. 0Ut =U 52 0t/R = I 52. 0Rt.
1Мощность тока
N = IU = U 52 0/R =I 52 0R.
1Закон Джоуля-Ленца 0: Количествотеплоты, которое выделяется в про-
воднике при пропускании электрического тока равнопроизведению квадра-
та силы тока, протекающего по проводнику, насопротивление проводника
и на время протекания электрического тока.
Q = I 52 0Rt.
Короткое замыкание цепи — это такой режим работыисточника тока,
при котором сопротивление внешнего участка цепи стремитсяк нулю.
Сила тока при коротком замыкании равна I 4кз 0= 7E 0 /r.
1Сверхпроводимость 0 — такое состояниевещества проводника, при ко-
тором его сопротивление становится равным нулю.
1Электролиты 0 — вещества, растворы и расплавы которых проводят
электрический ток. Носителями зарядов в электролитахявляются положи-
тельные и отрицательные ионы.
1Электролитическая диссоциация 0 — распадмолекул электролита на ио-
ны под влиянием электрических полей молекул растворителя.
1Рекомбинация 0 — процесс образованиянейтральных молекул из ионов.
1Электролиз 0 — явление выделениявещества на электродах при пропус-
кании тока через электролит.
1Закон Фарадея для электролиза 0: Массавещества, выделившегося на
электроде при электролизе, прямо пропорциональназаряду, протекшему
через электролит.
m = kq = kIt,
где k — электрохимический эквивалент вещества, выделяющегосяна элет-
роде.
k = M/(eN 4A ╧n), где М- молярная масса,е 0 ╧- элементарный заряд, 0 N 4A 0- число
Авогадро, n — валентность. F = eN 4A 0 — числоФарадея.
1Газовый разряд 4 0- прохождениеэлектрического тока через газ.
1Несамостоятельный газовый разряд 0 — разряд, существующий только
под действием внешнего ионизатора.
1Самостоятельный газовый разряд 0 - разряд в газе, сохраняющийся
после прекращения действия внешнего ионизатора.
1Плазма 0 — сильно ионизированный газ, вкотором концентрация поло-
жительных и отрицательных зарядов практически одинакова.
1Вакуум 0 - состояние газа при давленияхзначительно ниже атмосфер-
ного.
.
— 15 -
1Термоэлектронная эмиссия 0 — явлениевылетания электронов с поверх-
ности металлов и их окислов при нагревании.
1Полупроводники 0 - группа веществ, представители которой по своей
проводимости занимают промежуточное положение междуметаллами и диэ-
лектриками.
Главное отличие полупроводников от металлов состоитв зависимости
электрического сопротивления от температуры. Сопротивление металлов
при нагревании медленно растёт, а сопротивлениеполупроводников быстро
уменьшается.
2МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
1Магнитное поле 0 — силовое поле впространстве, окружающем токи и
постоянные магниты. Магнитное поле порождаетсядвижущимися зарядами и
обнаруживается по действию на движущиеся заряды снекоторой силой.
1Индукция магнитного поля 0 — векторнаявеличина, равная отношению
максимального вращательного момента сил, действующего наконтур с то-
ком, помещённый в магнитное поле, к магнитному моментуконтура.
B =M 4макс 0/p 4m
1Магнитный момент контура
p 4m 0 = IS,
где I — сила тока в контуре, S — площадь ограниченнаяконтуром.
За направление вектора магнитной индукции принимается направление от
южного полюса к северному магнитной стрелки, свободноустанавливающей-
ся в магнитном поле.
Единица индукции магнитного поля — тесла (Тл).
1Закон Ампера 0: Сила, действующая напроводник с током, помещённый
в магнитное поле, равна произведению модуля вектораиндукции магнитно-
го поля на силу тока в проводнике, на длину проводника ина синус уг-
ла между направлением тока и вектором индукции магнитногополя.
F = BlIsin 7a
Направление силы Ампера можно определить поправилу левой руки:
Левую руку располагаем так, чтобы вектор индукциимагнитного поля был
перпендикулярен ладони, четыре пальца были направленыпо направлению
тока, тогда, отогнутый на 90 градусов большой палецпокажет направле-
ние силы Ампера.
1Силовая линия магнитного поля 0 — линия, касательная к которой в
любой точке совпадает по направлению с вектором 2В 0 индукции магнитного
поля в этой точке.
1Сила Лоренца 0 — сила, действующая наэлектрический заряд q, движу-
щийся в магнитном поле со скоростью v.
F 4л 0 =qvBsin 7a
Направление силы Лоренца можно определить по правилулевой руки:
Левую руку располагаем так, чтобы вектор индукциимагнитного поля 2 В
был перпендикулярен ладони, 4 пальца были направлены по направлению
вектора скорости 2 0v положительно заряженнойчастицы, тогда отогнутый на
90 градусов большой палец покажет направление силыЛоренца. Если час-
тица имеет отрицательный заряд, то вытянутые пальцы левойруки следует
направить против направления вектора скорости 2 0v.
Радиус окружности, по которой со скоростью v,перпендикулярной В,
движется в магнитном поле заряженная частица
r = mv/qB
.
— 16 -
Период обращения частицы — время, затрачиваемое еюна один полный
оборот.
T = 2 7p 0 m/qB
1Магнитная проницаемость 0 — величина, показывающая, во сколько раз
индукция магнитного поля в веществе больше или меньше,чем в вакууме.
7m 0 =B/B 40
1Ферромагнетики 0 — вещества, в которыхмагнитные моменты атомов или
ионов самопроизвольно ориентированы параллельно другдругу.
1Домены 0- области в ферромагнетике, самопроизвольно намагниченные
до насыщения.
1Парамагнетики - 0 вещества, в которых вектор магнитной индукции
собственного магнитного поля имеет одинаковоенаправление с вектором
индукции намагничивающего поля.
1Диамагнетики - 0 вещества, в которыхвектор индукции собственного
магнитного поля направлен противоположно вектору магнитной индукции
намагничивающего поля.
1Соленоид 0 — проводник, свернутый вспираль с большим числом вит-
ков, по которому идет электрический ток.
2ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
1Электромагнитная индукция 0 — этоявление возникновения индукцион-
ного тока в замкнутом проводнике при изменении магнитногополя, пере-
секающего контур, ограниченный этим проводником.
1Магнитный поток 0 - величина, равнаяпроизведению модуля вектора
индукции магнитного поля 2 B 0 на площадьповерхности 2 0S, которую пересека-
ет магнитное поле, и на косинус угла 7a 0 между вектором нормали к конту-
ру и вектором индукции магнитного поля.
Ф = ВScos 7a 0.
Единица измерения Магнитного потока - вебер (Вб).
1Закон Фарадея 0: ЭДС индукции, возникающаяя в контуре, прямо про-
порциональна скорости изменения магнитного потока, пересекающего пло-
щадь, ограниченную этим контуром.
72D 0Ф 72
7E 0 = — ────
7D 0 t
1Правило Ленца 0: Индукционный ток всегда имеет такое направление,
при котором, созданное им магнитное поле противодействует изменению
магнитного потока, вызывающего этот ток.
1Самоиндукция - 0 возникновение ЭДС индукции в проводящем контуре
при изменении в нем силы тока.
1ЭДС самоиндукции: 0 ЭДС самоиндукции, возникающая в электрической
цепи при изменении тока в ней, прямо пропорциональнаскорости измене-
ния силы тока.
7E 0 4с 0 = -L 7D 0 I/ 7D 0 t,
где L-индуктивность контура.
1Индуктивность контура - 0 величина, равная отношению полного маг-
нитного потока пронизывающего контур к силе тока,текущего в нем.
L = Ф/I
Единица индуктивности — генри (Гн)
1Магнитный поток, создаваемый током в контуре
Ф = LI
.
— 17 -
1ЭДС индукции возникающая в движущемсяпроводнике
7E 0 = Blv sin 7a 0,
где В — модуль вектора магнитной индукции, 7 a 0 — угол между векторами v
и В, l — длина проводника.
1Гипотеза Максвелла 0: во всех случаях,когда электрическое поле из-
меняется со временем, оно порождает магнитное поле.
1Электромагнитное поле 0- этосовокупность переменного электричес-
кого поля и неразрывно связанного с ним переменногомагнитного поля.
1Энергия магнитного поля 0:
W=LI 52 0/2
2МЕХАНИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕКОЛЕБАНИЯ
1Колебания - 0 движения или процессы, которые характеризуются опре-
деленной повторяемостью во времени.
1Свободные колебания 0 — колебания,которые совершаются за счет пер-
воначально сообщенной энергии при последующем отсутствиивнешних воз-
действий на колебательную систему.
1Гармонические колебания 0 — колебания, прикоторых колеблющаяся величина
изменяется со временем по закону синуса или косинуса.
1Уравнение гармонических колебаний 0
x = A cos( 7w 0 t + 7f 0),
где х - значение изменяющейся величины в данный моментвремени, A -
амплитуда, 7w 0 — циклическая частота, 7f 0 — начальная фаза.
1Амплитуда колебаний - 0 максимальноезначение колеблющейся величины.
1Фаза колебаний 0 — переодическиизменяющийся аргумент, описывающий
колебательный процесс
( 7w 0 t+ 7f 0 ),
1Частота 0 1колебаний 0 7y 0 — число полных колебаний, совершаемых в еди-
ницу времени.
Единица частоты — герц (Гц).
1Циклическая частота 0 7w 0 — число колебаний за 2 7p 0 секунд.
Единица циклической частоты — с 5-1 0.
Связь частоты с циклической частотой
7w 0=2 7py
1Период колебаний 0 T — время, закоторое совершается одно полное
колебание.
Связь периода с частотой
7w 0 =2 7p 0 /T; 7y 0 = 1/T.
1Скорость колеблющейся точки
dx
v = ── = — A 7w 0 sin( 7w 0t + 7f 0 )
dt
1Максимальная скорость колеблющейся точки
v 4мах 0 = A 7w
1Ускорение колеблющейся точки
dv
1a 0 = ── = A 7w 5 2 0 cos( 7w 0t + 7f 0 )
dt
1Максимальное ускорение колеблющейся точки
1a 4мах 0 = A 7w 5 2
1Сила, действующая на колеблющуюсяматериальную точку
F = — m 7w 52 0x = — kx
.
— 18 -
1Полная энергия 0 материальной точки, совершающей гармонические ко-
лебания
m 7w 52 0A 52
W = 5 0─────
2
1Пружинный маятник 0 — груз массой m,подвешенный на абсолютно упру-
гой пружине и совершающий колебания под действием упругойсилы
1Период колебаний пружинного маятника
────
Т = 2 7p 0 7? 0 m/k 4 0,
где m- масса маятника, k 5 0- жесткостьпружины.
1Математический маятник 0 — идеализированная система, состоящая из
материальной точки, подвешенной на невесомой инерастяжимой нити.
1Период колебаний математического маятника
───
Т=2 7p 0 7? 0 l/g ,
где l — длина математического маятника, g-ускорениесвободного падения.
1Затухающие колебания 0 — колебания,амплитуда которых уменьшается с
течением времени.
1Вынужденные колебания 0 — колебания, которые происходят под дейс-
твием внешней периодически изменяющейся силы или внешнейпериодически
изменяющейся эдс.
1Автоколебания 0 - незатухающие колебания, поддерживаемые внешним
источником энергии, вид и свойства которых определяютсясамой систе-
мой.
1Резонанс 0 — явление резкого возрастанияамплитуды вынужденных ко-
лебаний при приближении частоты вынуждающей силы ксобственной частоте
колебаний системы.
1Колебательный контур 0 — электрическаяцепь, состоящая из включен-
ных последовательно конденсатора емкостью С, катушкииндуктивностью L
и резистора сопротивлением R, в которой могут возникатьэлектромагнит-
ные колебания.
1Формула Томсона 0, устанавливает связьмежду периодом Т собственных
колебаний в контуре без активного сопротивления, индуктивностью L и
емкостью С контура.
───
T = 2 7p 0 7? 0 L 5. 0C
1Полная электромагнитная энергияконтура 0 в любой момент времени
W = LI 52 0/2 +CU 52 0/2
1Переменный ток 0- электрический ток,изменяющийся во времени.
1ЭДС индукции, 0 возникающая при вращениирамки
E = BSN 7w 0sin 7w 0 t,
где В — индукция магнитного поля, S — площадь рамки, N — число витков
в рамке, 7w 0 — угловая скорость вращениярамки, t — время.
Максимальная ЭДС индукции
E 4мах 0 =BSN 7w
1Действующее значения силы тока и напряжения 0- среднее квадратич-
ное значение силы переменного тока или напряжения запериод. Действую-
щее значение силы тока равно силе постоянного тока,выделяющего в про-
воднике то же количество теплоты, что и переменный ток зато же время.
.
— 19 -
Действующее или эффективное значение силыпеременного тока и нап-
ряжения связаны с их максимальными значениями формулами:
__ 5 0 __
I 4д 0 =I 4m 0/ 7? 5 02 7 0, U 4д 0 =U 4м 0/ 7? 5 02 7 0.
1Индуктивное сопротивление
R 4L 0 = 7w 0 L
1Емкостное сопротивление
1R 4C 0 =1/ 7w 0 5. 0C
1Импеданс 0 (полное сопротивление электрической цепи при синусои-
дальных напряжениях и токе)
─────────────────────
Z = 7 ? 0 R 52 0+ [ 7w 0 L — 1/( 7w 0 C)] 52
1Закон Ома для цепи переменного тока
I 40 0 =U 40 0/Z,
где I 40 0 и U 40 0 -амплитудные значениясилы тока и напряжения.
1Мощность переменного тока
P = IU cos 7f
6Коэффициент мощности
6cos 7f 0 =R/Z
1Трансформатор 0- электротехническоеустройство, служащее для повы-
шения или понижения напряжения переменного тока.
1Коэффициент трансформации 0 — отношениечисла витков в первичной и
вторичной обмотках трансформатора, показывающее, восколько раз ЭДС во
вторичной обмотке трансформатора больше (или меньше), чемв первичной.
k =N 41 0/N 42 0 = U 41 0/U 42
При к > 1 трансформатор — понижающий, при к < 1 — повышающий
2ВОЛНЫ
1Волна 0 — процесс распространенияколебаний в среде.
1Поперечная волна — 0волна, в которойколебания происходят перпен-
дикулярно направлению распространения волны.
1Продольная волна 0- волна, в которойколебания происходят вдоль
направления её распространения.
1Длина волны - 0 величина, равнаярасстоянию между точками, фазы ко-
лебаний в которых отличаются на 2 7p 0 , илирасстояние, на которое рас-
постраняется волна за время, равное периоду колебанийточки среды.
7l 0 = vT,
где v — скорость волны, Т — период колебаний.
Формула, связывающая длину волны с частотойколебаний
v = 7 ly
1Фронт волны 0 — поверхность, котораяотделяет область пространства,
уже вовлечённую в волновой процесс, от областипространства, в которой
колебания ещё не возникли.
1Волновая поверхность 0- геометрическоеместо точек, колеблющихся в
одинаковой фазе.
1Разность фаз
2 7p
7Df 0= 7 0── (r 42 0 — r 41 0)
7l
.
— 20 -
1Принцип суперпозиции волн: 0 при распостранении в линейной среде
нескольких волн каждая из них распстраняется так, как будто другие
волны отсутствуют, а результирующее смещение частицсреды в любой мо-
мент времени равно геометрической сумме смещений, которые получают
частицы, участвуя в каждом из слагающих волновыхпроцессов.
1Когерентность 0 — согласованноепротекание во времени и пространс-
тве нескольких колебательных или волновых процессов.
1Когерентные волны 0 — волны, разностьфаз которых остается постоян-
ной во времени.
Когерентными могут лишь волны, имеющие одинаковуючастоту.
1Интерференция волн 0 - сложение когерентных волн, при котором в
разных точках пространства получается усиление илиослабление амплиту-
ды результирующей волны.
1Условия интерференционных максимумов 0: разность хода волн равна
чётному числу длин полуволн или целому числу длин волн.
7D 0 r =2k 7l 0 /2 = k 7l
где 7 D 0 r — разность хода волн, 7l 0 — длина волны, k = 0,1,2,...
1Условия интерференционных мимимумов 0:разность хода волн равна не-
чётному числу длин полуволн.
7D 0 r = (2k +1) 7l 0 /2,
где 7 D 0 r — разность хода волн, 7l 0 — длина волны, k = 0,1,2,...
1Звуковые (или акустические) волны 0 — распостраняющиеся в среде уп-
ругие волны, частоты которых лежит в диапазоне от 16 Гцдо 20 кГц.
Звуковые волны в газах и жидкостях могут быть толькопродольными.
В твердых телах звуковые волны могут быть какпродольными, так и попе-
речными.
1Инфразвук - 0 волны с частотами меньше16 Гц.
1Ультразвук 0 — волны с частотами больше20 кГц.
1Интенсивность звука 0 — величина, определяемая средней по времени
энергией, переносимой звуковой волной за 1 с черезплощадку 1 м 52 0, пер-
пендикулярную направлению распостранению волны.
I = W/St
Интенсивность звука - величина, объективнохарактеризующая волновой
процесс.
1Громкость звука 0 — субъективнаяхарактеристика звука, связанная с
его интенсивностью и зависящая от частоты.
1Высота звука 0 — качество звука,определяемое человеком субъективно
на слух и зависящее от частоты звука. С ростом частоты высота звука
увеличивается.
1Электромагнитная волна 0 — переменноеэлектромагнитное поле, рас-
постраняющееся в пространстве с конечной скоростью. Электромагнитные
волны возникают по той причине, что переменноеэлектрическое поле по-
рождает переменное магнитное поле, которое, в своюочередь, порождает
переменное электрическое поле.
Электромагнитные волны распространяются в вакуумесо скоростью
света.
Электромагнитные волны поперечны: векторы Е и Вэлектрического и
магнитного полей волны взаимно перпендикулярны и лежат в плоскости,
перпендикулярной вектору v скорости распостранения волны.
Электромагнитные волны поглощаются, отражаются ипреломляются по-
добно всем другим видам волн.
.
— 21 -
2ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА
1Свет 0 — электромагнитные волны, длинаволны которых лежит в диапа-
зоне от 4,5 5. 010 5-7 0м до8 5. 010 5-7 0м.
1Геометрическая оптика 0 — разделоптики, в котором законы распост-
ранения света рассматриваются на основе представления осветовых лучах.
1Световой луч — 0линия, вдоль которойраспостраняется энергия све-
товых электромагнитных волн.
1Оптически однородная среда - 0 среда, для которой показатель пре-
ломления везде одинаков.
1Закон прямолинейного распостранения света:свет в оптически одно-
1родной среде распостраняется прямолинейно.
1Закон отражения света 0: луч падающий,луч отражённый и перпендику-
ляр опущенный в точку падения к границе раздела сред, лежат в одной
плоскости. Угол падения равен углу отражения.
1Закон преломления 0: луч падающий, лучпреломлённый и перпендику-
ляр, опущенный в точку падения к границе раздела сред, лежат в одной
плоскости. Отношение синуса угла падения к синусуугла преломления
есть величина постоянная для данных двух сред иназывается относитель-
ным показателем преломления второй среды относительнопервой (n 421 0).
sin 7a 0/sin 7b 0 = n 421 0,
где 7 a 0 — угол падения, 7b 0 — уголпреломления.
Углы падения и преломления отсчитываются отперпендикуляра к границе
раздела сред.
1Относительный показатель преломления 0двух сред равен отношению их
абсолютных показателей преломления.
n 421 0 =n 42 0/n 41
1Абсолютный показатель преломлениясреды 0 — величина n, равная от-
ношению скорости 1 с 0 электромагнитных волн ввакууме к их скорости v в
среде.
n = c/v
1Полное отражение 0 1света 0может наблюдаться при переходе луча света
из среды с большим показателем преломления в среду сменьшим показате-
лем преломления.
1Предельный угол полного отражения 0 - угол падения, при котором
угол преломления равен 7 p 0 /2.
sin 7a 0 4пр 0 = n 42 0/n 41 0,
где 7 a 0 4пр 0 — предельный уголполного отражения; n 41 0- показатель преломле-
ния среды, из которой луч света падает на границураздела сред; n 42 0 -
показатель преломления среды, в которую переходитпреломлённый луч.
1Линза 0 — прозрачное тело, ограниченноедвумя поверхностями, пре-
ломляющими световые лучи, способное формироватьоптические изображения
предметов.
По оптическим свойствам линзы делятся на собирающиеи рассеиваю-
щие.
1Тонкая линза 0 — линза, толщина которойзначительно меньше по срав-
нению с радиусами поверхностей, ограничивающих линзу.
1Главная оптическая ось 0 — прямая,проходящая через центры кривизны
поверхностей линзы.
1Оптический центр линзы 0 — точка,лежащая на главной оптической оси
и обладающая тем свойством, что лучи проходят сквозь неене преломля-
ясь.
1Фокус - 0 точка, в которой послепреломления собираются все лучи,
падающие на линзу, параллельно главной оптической оси.
.
- 22 -
1Формула тонкой линзы
1/f + 1/d = 1/F,
где d — расстояние от предмета до линзы; f — расстояниеот линзы до
изображения; F — фокусное расстояние. Для собирающейлинзы F > 0, d>0,
для действительного изображения f > 0, для мнимогоизображения f < 0.
1Оптическая сила линзы 0 — величинаобратная фокусному расстоянию.
D = 1/F.
Единица оптической силы линзы — диоптрия (дптр).
1Оптическая сила тонкой линзы
D = (n — 1) 5. 0(1/R 41 0 + 1/R 42 0),
где n — относительный показатель преломления линзы, R 41 0и R 42 0 — радиусы
кривизны поверхностей (R > 0 для выпуклойповерхности; R < 0
для вогнутой).
1Увеличение линзы 0- отношениелинейного размера изображения к ли-
нейному размеру предмета.
G = H/h,
где Н-размер изображения, h- размер предмета.
2ВОЛНОВАЯ ОПТИКА
1Волновая оптика - 0 раздел оптики, изучающий оптические явления, в
которых проявляется волновая природа света.
1Интерференция света 0- сложениекогерентных волн, вследствие кото-
рого наблюдается устойчивая во времени картина усиленияили ослабления
результирующих световых колебаний в различных точкахпространства.
1Дифракция света 0- явление огибанияволнами препятствий, размеры
которых соизмеримы с длиной волны.
1Принцип Гюйгенса 0 — каждая точка, докоторой доходит волна, служит
центром вторичных волн, а огибающая этих волн даетположение волнового
фронта в следующий момент времени.
1Дифракционная решётка 0 — это оптическийприбор, представляющий со-
бой систему из большого числа одинаковых по ширине ипараллельных друг
другу щелей, разделенных одинаковыми по ширине непрозрачнымипромежут-
ками.
1Постоянная (период) дифракционной решетки
d = a + b,
где а — ширина каждой щели решетки, b — ширинанепрозрачных участков
между щелями.
1Условие главных максимумов для дифракционнойрешётки 0:
dsin 7f 0 =k 7l 0,
где d — постоянная дифракционной решётки, 7f 0- угол дифракции, 7l 0 — длина
волны, k — порядок дифракционного максимума, k = 1,2,3...
1Дисперсия света 0 — зависимостьпоказателя преломления вещества от
частоты (длины волны) света или зависимость скоростисветовых волн от
его частоты.
Следствие дисперсии — разложение в спектр пучкабелого света при
прохождении его через призму.
1Угол отклонения лучей призмой
7f 0 = A(n — 1),
где А — преломляющий угол призмы, n — показатель еепреломления.
1Естественный свет 0 — электромагнитнаяволна, в которой направления
векторов E и B могут лежать во всевозможных плоскостях,перпендикуляр-
ных к вектору скорости распостранения волны.
.
— 23 -
1Поляризованный свет - 0 свет, в которомнаправления колебаний век-
торов Е и В каким-то образом упорядочены.
2КВАНТОВАЯ ОПТИКА
1Фотон 0 — элементарная частица, квантэлектромагнитного поля. Имеет
нулевую массу покоя, движется со скоростью света.
1Энергия кванта света
7e 0=h 7y 0 = hc/ 7l 0 ,
где h — постоянная Планка, 7 y 0 — частотасвета, 7 l 0 — длина волны, с -
скорость света в вакууме. с =3 5. 010 58 0 м/с.
1Постоянная Планка
h =6.625 5. 010 5-34 0 Дж/с
1Масса фотона
m = h 7y 0/c 52
1Импульс фотона
p = h 7y 0 /c =h/ 7l
1Внешний фотоэффект - 0 вырыванияэлектронов с поверхности металлов
под действием света.
1Законы внешнего фотоэффекта.
1. 1 Закон Столетова: 0 прификсированной частоте падающего света
число фотоэлектронов, вырываемых из катода в единицувремени, пропор-
ционально интенсивности света (сила фототока насыщенияпропорциональна
световому потоку).
2.Максимальная начальная скорость фотоэлектронов не зависит от
интенсивности падающего света, а определяется только егочастотой.
3.Для каждого вещества существует «краснаяграница» фотоэффекта,
т.е. минимальная частота света ниже которой фотоэффектневозможен.
1Уравнение Эйнштейна для внешнегофотоэффекта: 0 энергия падающего
фотона расходуется на совершение электроном работы выходаА из металла
и на сообщение вылетевшему фотоэлектрону кинетическойэнергии.
h 7n 0 = A +mv 52 0/2
1Работа выхода 0 — энергия, которую надосообщить электрону для его
выхода за пределы металла.
1Красная граница фотоэффекта
h 7n 0 4кр 0= А hc/ 7l 0 4кр 0 = А
2АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА
1Первый постулат Бора 0 (постулатстационарных состояний): в атоме
существуют стационарные ( не изменяющиеся со временем)состояния, в
которых он не излучает энергию.
В стационарном состоянии атома электрон, двигаясь покруговой ор-
бите, имеет дискретные квантованные значения моментаимпульса.
mvr = nh/2 7p 0,
где m — масса электрона, v — его скорость, r — радиус орбиты, n =
1,2,3,...
1Второй постулат Бора ( 0правило частот)при переходе электрона с
одной стационарной орбиты на другую излучается (поглощается)фотон с
энергией, равной разности энергий соответствующихстационарных состоя-
ний.
h 7y 0 =E 4n 0 - 4 0E 4m
1Атомное ядро 0 состоит из из протонов инейтронов. Их общее назва-
ние — нуклоны.
.
- 24 -
Число протонов в ядре равно порядковому номерухимического эле-
мента в таблице Менделеева, а число нейтронов равно разности между
массовым числом и порядковым номером.
1Массовое число 0 — общее число нуклоновв атомном ядре.
1Изотопы 0 - атомы химических элементов, ядра которых состоят из
одинакового числа протонов, но разного числа нейтронов.
1Энергия связи ядра 0 — энергия, которуюнеобходимо затратить, чтобы
расщепить ядро на отдельные нуклоны.
1Энергия связи нуклонов в ядре
E 4св 0 = [Zm 4p 0 + (A — Z)m 4n 0 — m 4я 0] 5. 0c 52 0 =[Zm 4H 0 + (A — Z)m 4n 0 — m] 5. 0c 52 4 ,
где m 4p 0, m 4n 0, m 4я 0 — соответственно массы протона, нейтрона и ядра;m 4H 0 -
масса атома водорода. m — масса атома. А — массовоечисло, Z — заряд
ядра.
1Удельная энергия связи 0 — энергиясвязи, отнесенная к одному нук-
лону. Е 4св 0/ А
1Дефект массы ядра 0: разность междусуммарной массой свободных нук-
лонов, из которых состоит ядро и массой ядра.
7D 0 m = [Zm 4p 0 + (A — Z)m 4n 0 — m 4я 0] 5. 0c 52 0 =[Zm 4H 0 + (A — Z)m 4n 0 — m] 5. 0c 52
1Ядерные силы 0 — силы, действующиемежду составляющими ядро нукло-
нами и значительно превышающими кулоновские силы отталкивания между
протонами. Относятся к классу сильных взаимодействий.
1Радиоактивность 0 — способностьнекоторых атомных ядер самопроиз-
вольно (спонтанно) превращаться в другие ядра сиспусканием элементар-
ных частиц.
Радиоактивность подразделяют на естественную(наблюдается у неус-
тойчивых изотопов, существующих в природе) иискусственную (наблюдает-
ся у изотопов, полученных посредством ядерных реакций).
К радиоактивным превращениям относятся: альфа-распад, все виды
бета-распада, спонтанное деление ядер, протонная радиоактивность.
Обычно все типы радиоактивности сопровождаютсягамма-излучением.
Три типа радиоактивного излучения:
1.Альфа-излучение - поток ядер гелия.
2.Бета-излучение — поток быстрых электронов.
3.Гамма-излучение — коротковолновое электромагнитноеизлучение с
длиной волны меньше 10 5-10 0 м, т.е. являетсяпотоком фотонов.
1Радиоактивный распад 0 - естественное радиоактивное превращение
ядер, происходящее самопроизвольно.
Число ядер, распавшихся в среднем за промежутоквремени dt
dN = - 7l 0 Ndt,
где N — число нераспавшихся ядер в начальный моментвремени, 7 l 0 — пос-
тоянная радиоактивного распада.
1Закон радиоактивного распада
4- 0 _ 5t
N 1 0= 1 0N 40 0 exp(- 7l 0 t) или N = N 40 02 4 5 T 0 ,
где N 40 0 — число нераспавшихся ядер вначальный момент времени, N — чис-
ло нераспавшихся ядер в момент времени t, exp = 2,72 — основание нату-
рального логарифма, 7l 0- постояннаярадиоактивного распада. Т — период
полураспада.
1Период полураспада - 0 время, за котороеисходное число радиоактив-
ных ядер в среднем уменьшается вдвое.
T = ln2/ 7l
.
— 25 -
1Число ядер, распавшихся за время t
7D 0 N = N 40 0 — N = N 40 0[ 1 — exp(- 7l 0 t)]
1Cреднее время жизни радиоактивного ядра
7t 0= 7 01/ 7l
1Активность радиоактивного источника - 0число распадов радиоактив-
ных ядер в единицу времени
A = 7 l 0 N =ln2 5. 0N/T
Единица активности — беккерель.
1Ядерная реакция 0 — превращения атомныхядер одних химических эле-
ментов в ядра атомов других химических элементов, вызванные взаимо-
действием ядер с элементарными частицами или с другимиядрами.
1Реакция деления ядра - 0 тяжелое ядропод действием нейтронов де-
лится чаще всего на два ядра, близких по массе.
1Цепная реакция деления 0 — ядернаяреакция, в которой частицы, вы-
зывающие реакцию, образуются как продукты этой реакции.
1Коэффициент размножения нейтронов - 0отношение числа нейтронов в
данном поколении к их числу в предыдущем поколении.
Необходимым условием для развития цепной реакцииделения является
требование k 7. 0 1.
1Критические размеры - 0 минимальныеразмеры активной зоны, при ко-
торых возможно осуществление цепной реакции.
1Критическая масса - 0 минимальная массаделящегося вещества необхо-
димая для осуществления цепной реакции.
1Ядерный реактор - 0устройство, в которомосуществляется и поддержи-
вается управляемая цепная реакция деления.
.